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1.痛點(diǎn)問題 多年來，工業(yè)大數(shù)據(jù)領(lǐng)域大數(shù)據(jù)分析算法和模型都是基于大量代碼實(shí)現(xiàn)，效率低，難以實(shí)現(xiàn)快速開發(fā)。同時(shí)，工業(yè)大數(shù)據(jù)處理分析模型處理過程多由多個算法通過一定的計(jì)算流程構(gòu)成，計(jì)算流程復(fù)雜多變，迫切需要一款支持靈活定制和快速開發(fā)的處理分析技術(shù)來支持工業(yè)大數(shù)據(jù)處理分析。 2.解決方案 清華數(shù)為交互式大數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)針對工業(yè)大數(shù)據(jù)處理與分析任務(wù)的交互式探索、建模、調(diào)試和應(yīng)用而設(shè)計(jì)。根據(jù)CRISP-DM設(shè)計(jì)原則，一般大數(shù)據(jù)處理與分析分為業(yè)務(wù)理解、數(shù)據(jù)理解、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、建模、評估和部署等階段，各階段相輔相成，形成一個大數(shù)據(jù)處理分析生命周期。 圖1.交互式大數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)設(shè)計(jì)思想 本成果技術(shù)基于上述CRISP-DM的設(shè)計(jì)思想而設(shè)計(jì)，完全支持大數(shù)據(jù)處理與分析生命周期。該技術(shù)的特點(diǎn)包括： （1）內(nèi)置數(shù)百種通用和專用的大數(shù)據(jù)分析算法和模型，并提供了按需擴(kuò)展機(jī)制，用戶可以按照自己的需要隨時(shí)添加和擴(kuò)充，以支持客戶特定的大數(shù)據(jù)應(yīng)用需求； （2）支持拖拽方式構(gòu)建處理與分析流程，完全圖形化設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)處理分析計(jì)算流程，并能在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行單步/多步運(yùn)行調(diào)試，查看中間結(jié)果，實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)行結(jié)果，以獲得用戶期望的處理分析結(jié)果； （3）支持機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練及使用，內(nèi)置了機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練框架，一般機(jī)器學(xué)習(xí)模型在該技術(shù)的支持下，可以實(shí)現(xiàn)快速訓(xùn)練，訓(xùn)練結(jié)果可支持進(jìn)一步的大數(shù)據(jù)處理與分析； （4）支持?jǐn)?shù)據(jù)處理與分析流程參數(shù)化，在其提供的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理與分析算法模板中，用戶通過算法模板可以開發(fā)面向Java、Python的算法，并集成和擴(kuò)展到該技術(shù)的算法集合，實(shí)現(xiàn)按需定制處理分析； （5）支持?jǐn)?shù)據(jù)畫像和學(xué)習(xí)模型可視化，以圖形化的方式定制數(shù)據(jù)畫像的方法模型，并以二維和三維圖表的形式展示給用戶； （6）支持批處理、流處理和流轉(zhuǎn)批處理三種處理方式； （7）按需定制運(yùn)行計(jì)劃與資源有效利用，用戶可設(shè)置任務(wù)執(zhí)行計(jì)劃，任務(wù)執(zhí)行計(jì)劃定期運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)周期性處理分析，方便獲得持續(xù)的運(yùn)行結(jié)果。 清華數(shù)為交互式大數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)面向多種用戶角色，包括數(shù)據(jù)工程師、數(shù)據(jù)分析師、數(shù)據(jù)科學(xué)家、算法工程師、運(yùn)維工程師、代碼工程師等。采用分層設(shè)計(jì)，分為客戶層、服務(wù)層、計(jì)算層。 客戶層包括流程建模調(diào)試工具，用戶可用工具圖形化拖拽式設(shè)計(jì)處理與分析計(jì)算模型，并可進(jìn)行調(diào)試和查看中間結(jié)果；管理工具，針對服務(wù)層所調(diào)用和訪問的計(jì)算框架或者外部系統(tǒng)進(jìn)行管理，包括對于數(shù)據(jù)源、計(jì)算環(huán)境、存儲環(huán)境等的管理工具。 服務(wù)層主要包括流程調(diào)度服務(wù)，即負(fù)責(zé)按照用戶所設(shè)定的工作計(jì)劃來定時(shí)調(diào)度執(zhí)行計(jì)算模型；執(zhí)行服務(wù)，是負(fù)責(zé)執(zhí)行處理分析計(jì)算的模型和算法的服務(wù)；計(jì)算資源管理服務(wù)負(fù)責(zé)管理執(zhí)行服務(wù)中所能集成的所有的服務(wù)，如計(jì)算框架和存儲設(shè)施等。 計(jì)算層是執(zhí)行服務(wù)在執(zhí)行處理分析算法和模型中所訪問的外部服務(wù)，包括計(jì)算組件或框架，以及持久化存儲組件或者系統(tǒng)等。 圖2.交互式大數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)架構(gòu) 本成果的交互式處理與分析技術(shù)較好地解決了工業(yè)大數(shù)據(jù)處理分析工作中所遇到的問題和痛點(diǎn)，并且能夠廣泛應(yīng)用于多個行業(yè)和領(lǐng)域中，如能源、礦山、醫(yī)療器械、裝備制造業(yè)、消費(fèi)品制造業(yè)、工程機(jī)械行業(yè)等。 合作需求 期待與工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域企業(yè)緊密合作，獲得各領(lǐng)域的實(shí)際需求，促使該技術(shù)不斷完善和升級迭代，走向成熟。 未來將在工程機(jī)械行業(yè)、醫(yī)療機(jī)械行業(yè)、礦山行業(yè)、裝備制造行業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)電商行業(yè)等尋求更多的成果轉(zhuǎn)化、深度合作機(jī)會，在合作基礎(chǔ)上，推動上述行業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級，為國家實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)做出清華貢獻(xiàn)。

深入了研究低電壓芯片電泳的理論原理和控制方法，開展了低電壓電泳分離檢測相關(guān)基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵加工技術(shù)的研究。通過芯片微流道中流體的電場和流場等的模擬分析，對低電壓電泳芯片進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提出集成非接觸高頻電導(dǎo)檢測器的硅基低電壓電泳芯片和玻璃基低電壓電泳芯片的新結(jié)構(gòu)；突破了SOI硅基芯片側(cè)壁微電極陣列及其與高頻非接觸電導(dǎo)檢測器一體化三維集成等關(guān)鍵加工技術(shù)，研發(fā)出基于SOI的集成低電壓電泳芯片和集成光學(xué)濾色薄膜的玻璃基低電壓電泳芯片的兩套加工工藝；成功研制出柱端集成非接觸高頻電導(dǎo)檢測器的兩種低電壓電泳芯片

成果與項(xiàng)目的背景及主要用途 目前，對于心臟進(jìn)行檢測的儀器主要有兩類：一類是基于心臟電學(xué)特性的心電圖；一類是基于心臟聲學(xué)的特性的聽診和心音圖。心電圖是現(xiàn)在醫(yī)院普遍采用的心臟監(jiān)測方式，它能夠較為準(zhǔn)確和全面的反映心臟的健康狀況。但是，有些心臟疾病，當(dāng)它在心音圖上反映出來的時(shí)候在心電圖上還沒有反映，所以，心電監(jiān)測較心音檢測有一定的滯后性。一個完整的心動周期，心臟會產(chǎn)生兩個聲音：第一心音（S1）和第二心音（S2）。有些情況下，比如幼年和老年的時(shí)候也會出現(xiàn)第三心

通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)可視化分析系統(tǒng)提供了Degree、 Betweenness centrality、Closeness centrality、 Eigenvector centrality、 HITS和PageRank等中心性計(jì)算算法。 不同的算法適用于不同的場合。Degree算法表示節(jié)點(diǎn)的直接影響力強(qiáng)弱。 節(jié)點(diǎn)的Degree中心性值越高，該節(jié)點(diǎn)的直接影響力越大。 Betweenness centrality算法研究節(jié)點(diǎn)之間的通信程度和節(jié)點(diǎn)對信息的控制， 使用該算法可以準(zhǔn)確找到網(wǎng)絡(luò)中某些“流量”非常大的重要節(jié)點(diǎn)；本算法可用于設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議、 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)部署和檢測網(wǎng)絡(luò)瓶頸等。Closeness centrality研究信息傳播的獨(dú)立性和有效性； 本算法反映了節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中居于中心的程度；本算法可用于考察一個節(jié)點(diǎn)不依靠其它節(jié)點(diǎn)來傳播信息的程度。Eigenvector centrality基于特征向量的方法不僅考慮節(jié)點(diǎn)鄰居數(shù)量還考慮了其質(zhì)量對節(jié)點(diǎn)重要性的影響， 這是從網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的地位和名望角度考慮，適用于網(wǎng)頁排序。HITS是一種重要的網(wǎng)頁重要性排序算法，主要適用于網(wǎng)絡(luò)信息檢索領(lǐng)域。 PageRank是網(wǎng)頁排序領(lǐng)域中最著名的算法；該算法基于網(wǎng)頁的鏈接結(jié)構(gòu)給網(wǎng)頁排序；它認(rèn)為萬維網(wǎng)中一個頁面的重要性取決于指向它的其它頁面的數(shù)量和質(zhì)量；本算法適用于網(wǎng)頁排序。 在本系統(tǒng)中可以方便、輕松和快捷的使用以上算法；輸入數(shù)據(jù)，選擇中心性算法，系統(tǒng)會快速展現(xiàn)算法分析結(jié)果；結(jié)果中越重要的節(jié)點(diǎn)在畫面展示中直徑越大， 直徑越小的節(jié)點(diǎn)表示節(jié)點(diǎn)的重要性越低；在系統(tǒng)右側(cè)欄目中節(jié)點(diǎn)以重要性程度降序排序，前五個節(jié)點(diǎn)名字用紅色突出標(biāo)記。 以上展示方式是為了讓分析人員方便分 析數(shù)據(jù)。

XH-98型動態(tài)心電圖記錄分析系統(tǒng)，即心電HOLTER。它的前身XH-9400型動態(tài)心電圖記錄分析系統(tǒng)是國家醫(yī)藥局下達(dá)的“八五”期間重點(diǎn)醫(yī)療儀器開發(fā)研制項(xiàng)目，并于1996年通過國家醫(yī)藥局主持的專家鑒定驗(yàn)收。新的XH-98型在技術(shù)和指標(biāo)上又有新的突破和提高。它是綜合應(yīng)用最新信號處理和分析技術(shù)、特征檢測和模式識別技術(shù)、小波變換和非線性分析技術(shù)、微電子和計(jì)算機(jī)技

針對目前汽車、機(jī)床、航空航天等機(jī)械行業(yè)關(guān)鍵件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、加工質(zhì)量控制的技術(shù)需求，基于有限元仿真 CAE 技術(shù)提出最佳解決方案，提高生產(chǎn)效率、降低企業(yè)成本，通過合理優(yōu)化結(jié)構(gòu)靜動態(tài)特性、加工工藝參數(shù)等，提升結(jié)構(gòu)部件的穩(wěn)定性及質(zhì)量。 

在長期為電力行業(yè)解決設(shè)備重大疑難故障的實(shí)踐過程中，提出了軸系載荷分配測試、分析和優(yōu)化調(diào)整技術(shù)，發(fā)展了動平衡和振動故障診斷技術(shù)，提高了動平衡效率和振動故障診斷準(zhǔn)確率。先后解決了田灣和秦山核電、平圩、宣城、姚孟、福州等40多家電廠100多臺、次大型機(jī)組重大疑難振動問題。該項(xiàng)成果先后獲得江蘇省科技進(jìn)步一等獎和國家技術(shù)發(fā)明二等獎。

重量控制技術(shù)作為海洋工程項(xiàng)目管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容，就是要在建造過程中通過準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)計(jì)算和嚴(yán)格的控制，以期望在設(shè)計(jì)初期設(shè)定的承受可變載荷能力能在完工后得到保證。此要求在業(yè)主與船廠關(guān)于海洋工程的招標(biāo)文件、建造合同以及技術(shù)規(guī)范中均提出。 本項(xiàng)目的研究目的是使船廠在建造的海洋結(jié)構(gòu)物的重量控制精度上達(dá)到數(shù)據(jù)化和程序化，滿足并提高海洋結(jié)構(gòu)物的制造水平，為實(shí)現(xiàn)造船全過程的精度控制創(chuàng)造有利條件，全面提升企業(yè)的生產(chǎn)管理水平奠定基礎(chǔ)。通過消化吸收國外的先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)出具有自主版權(quán)的海洋結(jié)構(gòu)物重量控制計(jì)算軟件系統(tǒng)（單機(jī)版），在此基礎(chǔ)上，根據(jù)企業(yè)的進(jìn)一步提高生產(chǎn)管理水平的要求和網(wǎng)絡(luò)功能方面的擴(kuò)充需要，研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的海洋結(jié)構(gòu)物重量控制計(jì)算軟件系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)版）。該成果已經(jīng)在船廠的實(shí)際工程項(xiàng)目上應(yīng)用多年，完全達(dá)到了推廣應(yīng)用的技術(shù)要求和技術(shù)水平。具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，對社會發(fā)展和科技進(jìn)步的重要意義

隨著人類社會的日益網(wǎng)絡(luò)化，使得復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析與控制成為重大科學(xué)挑戰(zhàn)。項(xiàng)目組在網(wǎng)絡(luò)科學(xué)興起之初即進(jìn)入這一領(lǐng)域，開創(chuàng)了基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)動力學(xué)分析與牽制控制的研究，主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)包括：1）率先揭示了復(fù)雜動態(tài)網(wǎng)絡(luò)牽制控制策略的可行性和有效性。2）提出了基于牽制控制思想的分布式蜂擁控制算法。3）提出了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溲莼木钟蚴澜鐑?yōu)先連接機(jī)制。4）揭示了度相配性等特征對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)傳播動力學(xué)的影響。 8篇代表性論文SCI他引869次、WoS他引1283次。主要成果被多位知名學(xué)者在Nature等多種著名期刊上作為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)牽制控制策略研究最早的代表性工作引用。主要完成人發(fā)表IEEE雜志上首篇復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)綜述（2003）、發(fā)起組織首屆全國復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)論壇（2004）、出版國內(nèi)首部系統(tǒng)闡述網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的著作（2006）和國際上首部牽制控制英文專著（2013）；曾獲IEEE電路與系統(tǒng)匯刊最佳論文獎（2005）、上海市自然科學(xué)一等獎（2008）和2項(xiàng)國家杰出青年科學(xué)基金（2002、2014）。

項(xiàng)目背景：無人潛器任務(wù)規(guī)劃、安全隱蔽航行、目標(biāo)探測等 均依賴于大范圍高精度三維溫鹽場數(shù)據(jù)，艦艇作戰(zhàn)效能發(fā)揮、直 升機(jī)反潛、海上石油平臺安全作業(yè)、海上牧場等也離不開三維溫 鹽場信息的支持。目前，我國在面向海上平臺保障的三維溫鹽場 分析預(yù)報(bào)研究方面還處于起步階段，現(xiàn)有保障產(chǎn)品的覆蓋范圍、 分辨率、時(shí)效性等與海上平臺對三維海洋溫鹽場數(shù)據(jù)的需求不匹 配。因此，如何針對無人潛器等海上平臺對三維海洋溫鹽場信息 的迫切需求，實(shí)現(xiàn)海洋三維溫鹽場的精準(zhǔn)分析預(yù)報(bào)是目前我國海 洋環(huán)境精細(xì)化保障中亟待解決的難題。 所需技術(shù)需求簡要描述：1.可實(shí)現(xiàn)利用衛(wèi)星測高和衛(wèi)星測溫 數(shù)據(jù)，反演求得不同區(qū)域網(wǎng)格的溫鹽剖面重構(gòu)信息產(chǎn)品，最后同 化實(shí)時(shí)觀測的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)，形成海洋環(huán)境場實(shí)況分析場。2. 可利用人工智能算法實(shí)現(xiàn)三維溫鹽場的精細(xì)化分析預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)時(shí) 效不少于 15 天，中國鄰海的水平分辨率不小于 1/10 度，垂向分 層不少于 35 層，每天輸出一次預(yù)報(bào)結(jié)果。  對技術(shù)提供方的要求:海洋環(huán)境預(yù)報(bào)服務(wù)甲級資質(zhì)，具有數(shù) 值模式業(yè)務(wù)化運(yùn)行基礎(chǔ)，在基于深度學(xué)習(xí)的智能預(yù)報(bào)方面具有研 究基礎(chǔ)且已實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破。